L’un des aspects les plus remarquables des archives paléoclimatiques est la forte correspondance entre la température et la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère observée au cours des cycles glaciaires des dernières centaines de milliers d’années. Lorsque la concentration de dioxyde de carbone augmente, la température augmente. Lorsque la concentration de dioxyde de carbone diminue, la température diminue. Une petite partie de la correspondance est due à la relation entre la température et la solubilité du dioxyde de carbone dans l’océan de surface, mais la majorité de la correspondance est cohérente avec une rétroaction entre le dioxyde de carbone et le climat. Ces changements sont attendus si la Terre est en équilibre radiatif, et ils sont cohérents avec le rôle des gaz à effet de serre dans le changement climatique. Bien qu’il puisse sembler simple de déterminer la cause et l’effet entre le dioxyde de carbone et le climat à partir de quel changement se produit en premier, ou à partir d’un autre moyen, la détermination de la cause et de l’effet reste extrêmement difficile. De plus, d’autres changements interviennent dans le climat glaciaire, notamment la modification de la végétation, des caractéristiques de la surface terrestre et de l’étendue de la calotte glaciaire.
D’autres proxies paléoclimatiques nous aident à comprendre le rôle des océans dans les changements climatiques passés et futurs. L’océan contient 60 fois plus de carbone que l’atmosphère, et comme prévu, les changements de dioxyde de carbone dans l’atmosphère ont été mis en parallèle avec les changements de carbone dans l’océan au cours des dernières centaines de milliers d’années. Bien que l’océan change beaucoup plus lentement que l’atmosphère, il a joué un rôle essentiel dans les variations passées du dioxyde de carbone, et il jouera un rôle à l’avenir pendant des milliers d’années.
Enfin, les données paléoclimatiques révèlent que le changement climatique n’est pas seulement une question de température. Comme le dioxyde de carbone a changé dans le passé, de nombreux autres aspects du climat ont également changé. Pendant les périodes glaciaires, les lignes de neige étaient plus basses, les continents étaient plus secs et les moussons tropicales étaient plus faibles. Certains de ces changements peuvent être indépendants, d’autres sont étroitement liés à l’évolution du taux de dioxyde de carbone. Comprendre lesquels de ces changements pourraient se produire à l’avenir, et quelle pourrait être l’ampleur de ces changements, reste un sujet de recherche vigoureux. Le programme de paléoclimatologie de la NOAA aide les scientifiques à documenter les changements qui se sont produits dans le passé comme une approche pour comprendre les changements climatiques futurs.